ΕΠΙΣΤΗΜΗ - ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
21/02/2025 | 15:52
Η ιστορία της εξέλιξης του εγκεφάλου ξαναγράφεται: Ερευνες με τη βοήθεια αλγορίθμων και IT σε βάθος 320 εκατ χρόνων καταρρίπτουν θεωρίες [videos]
Η ανάλυση περισσότερων από 300 εκατομμυρίων ετών εξέλιξης του εγκεφάλου έχει ξαναγράψει την ιστορία που λένε οι τρέχουσες θεωρίες: η κατασκευή πολύπλοκων εγκεφάλων στη φύση δεν ακολούθησε ένα μόνο μονοπάτι όπως πίστευαν προηγουμένως, αλλά τα πουλιά και τα θηλαστικά τους εξέλιξαν με διαφορετικούς τρόπους και ανεξάρτητα, παρά τις πολλές ομοιότητες που υπάρχουν.
Αυτό ανακάλυψαν δύο μελέτες που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science, με τη βοήθεια αλγορίθμων που βασίζονται στην Τεχνητή Νοημοσύνη: η πρώτη συντονίζεται από το Κέντρο Μοριακής Βιολογίας του Γερμανικού Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης και το Ισπανικό Κέντρο Νευροεπιστήμης Achucarro, η δεύτερη από το Vib Center for AI and Computational Biology στο Leuven του Βελγίου.
Τα ευρήματα υπογραμμίζουν ότι η ανάπτυξη του εγκεφάλου διαθέτει προηγουμένως άγνωστη εξελικτική ευελιξία και ότι οι προηγμένες γνωστικές λειτουργίες μπορούν να αναδυθούν μέσω πολύ διαφορετικών γενετικών και κυτταρικών οδών.
Η πρώτη έρευνα που συντονίστηκε από τον Henrik Kaessmann του Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης και τον Fernando García-Moreno του Κέντρου Achucarro δείχνει ότι, παρόλο που τα πουλιά και τα θηλαστικά έχουν αναπτύξει εγκεφαλικά κυκλώματα με παρόμοιες λειτουργίες, ο τρόπος με τον οποίο σχηματίζονται αυτά τα κυκλώματα κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη είναι ριζικά διαφορετικός.
«Οι νευρώνες τους γεννιούνται σε διαφορετικά μέρη και χρόνους – λέει ο García-Moreno – και αυτό δείχνει ότι δεν προέρχονται από έναν κοινό πρόγονο». Επιπλέον, οι νευρώνες που είναι υπεύθυνοι για την αισθητηριακή επεξεργασία στις δύο ομάδες ζώων λαμβάνουν τις οδηγίες τους από διαφορετικά γονίδια. Αυτοί οι παράγοντες λένε ότι βρισκόμαστε αντιμέτωποι με μια περίπτωση συγκλίνουσας εξέλιξης, όταν δηλαδή πολύ διαφορετικά είδη εξελίσσουν ανεξάρτητα χαρακτηριστικά που τα οδηγούν να μοιάζουν μεταξύ τους.
«Τα δεδομένα μας δείχνουν ότι η εξέλιξη έχει βρει πολλαπλές λύσεις για τη δημιουργία πολύπλοκων εγκεφάλων», προσθέτει ο García-Moreno:
«Τα πουλιά έχουν αναπτύξει εξελιγμένα νευρωνικά κυκλώματα χωρίς να ακολουθούν την ίδια διαδρομή με τα θηλαστικά. Αυτό αλλάζει τον τρόπο που κατανοούμε την εξέλιξη του εγκεφάλου». Η ανακάλυψη θα μπορούσε επίσης να ανοίξει νέους δρόμους για έρευνα σχετικά με τη νευροανάπτυξη: «Μόνο με την κατανόηση του πώς σχηματίζεται ο εγκέφαλος – συνεχίζει ο ερευνητής – τόσο στην εμβρυϊκή του ανάπτυξη όσο και στην εξελικτική του ιστορία, μπορούμε να καταλάβουμε πραγματικά πώς λειτουργεί».
Αυτές οι διαφορές διερευνήθηκαν περαιτέρω στη δεύτερη μελέτη, που συντονίστηκε από τον Stein Aerts του Belgian Vib Center. Οι ερευνητές ανέπτυξαν αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης για να συγκρίνουν διαφορετικούς τύπους κυττάρων από εγκεφάλους ανθρώπου, ποντικιού και κοτόπουλου, που εκτείνονται σε περίπου 320 εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης.
Για να γίνει αυτό, συνέταξαν έναν λεπτομερή κυτταρικό άτλαντα του εγκεφάλου των πτηνών, εστιάζοντας στους γενετικούς «διακόπτες» που ελέγχουν ποια γονίδια ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται σε κάθε κύτταρο.
Έτσι, η ομάδα ανακάλυψε ότι, ενώ μερικοί διακόπτες διατηρούνται μεταξύ πτηνών και θηλαστικών, πολλοί άλλοι έχουν εξελιχθεί πολύ διαφορετικά. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμη πέρα από την κατανόηση της εξέλιξης, παρέχοντας ένα πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη του αντίκτυπου των γονιδιωματικών παραλλαγών σε ψυχικές ή γνωστικές διαταραχές, επιτρέποντάς μας έτσι να κατανοήσουμε καλύτερα τους μηχανισμούς που κρύβουν τις ασθένειες.
Mε πληροφορίες από ansa.it
